能源是人类社会向前发展的根本动力,随着世界迈进物联网时代,能源消耗也急剧增加,能源危机是世界必将面临的主要问题。在应对全球能源短缺和当前环境污染的同时,需要一种可持续的供电方案来满足即将到来的智能世界的能量需求,在自然环境中进行能量收集将是不错的选择。摩擦电纳米发电机（TENG）作为一种新兴的能量收集技术,能够将多种形式的机械能转换成电能,成为了可持续分布式清洁能源供电方案的热点。为了早日实现摩擦纳米发电机的广泛应用,提升其输出性能是核心要点,摩擦起电材料与结构设计是TENG的重要组成部分,也是影响TENG输出性能的重要因素。弹簧钢片具有良好的导电性能、力学性能等,与TENG有着极高的契合度,本论文以弹簧钢片为基础开展波浪能量收集研究工作。首先以弹簧钢片为电极材料,冷变形后通过热处理工艺赋予其一定的曲率制备多层拱形摩擦纳米发电机,并与3D打印制作的高精度外壳结合,制成与乐高积木具有相似堆叠拼接特性的摩擦纳米发电机,用于环境机械能以及波浪能的收集,其体积小巧能够应对不同的能量收集场景灵活稳定地拼装成不同形态并获得出色的能量输出。在3 Hz工作频率下单个TENG的最大功率密度为48.47 W/m~3,12个TENG组成阵列的峰值短路电流可达2.86 m A。在波浪能量收集实验中单个TENG在1 Hz水波驱动下能够产生7μA短路电流,展现了其在波浪能收集上的潜能。其次研究了一种基于弹簧钢片的用于大规模蓝色能源收集TENG阵列连接的扁平状电力电缆。提出了三点适用于TENG阵列连接的电力电缆的基本要求:电缆应避免在TENG装置之间缠绕;保护传输线,并输出电力;电力电缆内的弹簧钢片具有支撑结构和电极的双重作用。通过实验证明该电缆使TENG网络的稳定性得到了保障,并屏蔽了海水中离子的干扰。外部具有高度疏水性的PTFE膜,在与弹簧钢片配合时通过液-固界面接触发电。系统地研究了电力电缆的工作机理和输出性能。使用一根电缆在一个周期内获得了34 V的最大开路电压和25 n C的转移电荷量。还进行了水上试验,以实验证明该电缆在TENG网络连接中的可行性。本研究工作为大规模蓝色能源收集的网络建设提供了另一种可行的策略。